1、氣體泄漏測試儀的開發(fā)

　　在以往的儀器控制中，復(fù)雜的指令結(jié)構(gòu)，繁瑣的編寫語言使儀表的可編程性很差，久而久之，人們渴望得到一個(gè)統(tǒng)一的編程標(biāo)準(zhǔn)，美國HP公司為了迎接這個(gè)挑戰(zhàn)，首先在公司的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化編程語言TMSL（Test and Measuremens System Language），經(jīng)過一段時(shí)間的試驗(yàn)和改進(jìn)，它被工業(yè)界所接受，定義為儀表界的標(biāo)準(zhǔn)，并將它重新命名為 SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments）。

　　SCPI應(yīng)用的很普遍，但是在中國，可程控儀器和自動(dòng)測試系統(tǒng)正處于發(fā)展階段，所以個(gè)人認(rèn)為，我們應(yīng)盡量跳過程控命令非標(biāo)準(zhǔn)化階段。大力推廣SCPI，以跟上程控命令標(biāo)準(zhǔn)化的世界潮流。

　　在本文中，主要通過構(gòu)建一個(gè)子系統(tǒng)來說明SCPI是如何實(shí)現(xiàn)的，上位機(jī)通過RS232串口發(fā)送指令，下位機(jī)接受后進(jìn)行循環(huán)解析，得出命令所希望實(shí)現(xiàn)的功能，執(zhí)行相應(yīng)的函數(shù)后返回?cái)?shù)據(jù)。下位機(jī)通過返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證上位機(jī)的指令是否得到了解析，如果是正確的，則返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如果是錯(cuò)誤的，則返回錯(cuò)誤信息。

2、設(shè)計(jì)概述

　　2.1 氣體泄漏測試儀的開發(fā)

　　對SCPI命令采用樹狀結(jié)構(gòu)的，可向下三級，在這里***稱為子系統(tǒng)命令。只有選擇了子系統(tǒng)命令，該其下級命令才有效，SCPI使用冒號（:）來分隔**命令和低級命令。

　　2.2串口通信

　　通常PC機(jī)和單片機(jī)之間的通信都是通過串行總線RS-232實(shí)現(xiàn)的。因此采用一種以RS232為核心的通信接口電路。該接口電路適用于由一臺(tái)PC機(jī)與多個(gè)單片機(jī)串行通信的設(shè)計(jì)，其原理框圖見圖1：

　　該框圖中，起著重要作用的是RS-232C通信接口電路。它是上位機(jī)和下位機(jī)之間信息傳遞的樞紐，一切數(shù)據(jù)的傳輸必需由它完成，上位機(jī)通過直接利用它的RS-232串行口來發(fā)送指令和接受返回值。

3、SCPI在直流低阻表中的實(shí)現(xiàn)

　　3.1直流低阻表的功能

　　直流低電阻主要用于計(jì)算機(jī)等**機(jī)器，由于是直流電阻，所以電阻發(fā)熱是不可避免的，而采用低阻值的電阻則可以減少發(fā)熱量，不但可以節(jié)省電能，而且還大大提高儀器的使用壽命。直流低阻表的功能就是在流水線上檢測電阻的質(zhì)量，確保電阻阻值在允許的誤差范圍內(nèi)。這樣不但可以全天實(shí)時(shí)監(jiān)控，更可以記錄下阻值變化曲線圖，給工程師檢測儀器是否正常工作帶來方便。

　　3.2直流低阻表的模塊

　　可程控儀器的標(biāo)準(zhǔn)指令集同樣可以在直流低阻表里實(shí)現(xiàn)，一般的直流低阻表都包含: FUNCtion子系統(tǒng)和COMParator子系統(tǒng)。

　　3.3命令解析

　　3.3.1 庫函數(shù)介紹

　　在構(gòu)建模塊化的時(shí)候，調(diào)用庫函數(shù)完成相應(yīng)的功能是很方便的，在這個(gè)SCPI解析協(xié)議中提供了以下的庫函數(shù)：

　　CheckFloat.c 它的作用是檢查是否為浮點(diǎn)數(shù);

　　CheckInteger.c 它的作用是檢查是否為整數(shù);

　　CommandEntry.c 這個(gè)庫函數(shù)很重要，它是程序的入口，計(jì)算機(jī)通過RS232串口發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機(jī)，就是通過這個(gè)入口程序來接受指令的;

　　解析函數(shù)是整個(gè)SCPI協(xié)議的靈魂，SCPI協(xié)議的解析正是通過這樣的一個(gè)循環(huán)調(diào)用函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對命令的解析，然后再對解析出來的命令再加以解析，直到*后一層，*后調(diào)用其他的函數(shù)。

　　在循環(huán)解析中，它起了一個(gè)分割命令的作用，并對分割出來的命令再加以解析和分割直到*后一層，在這個(gè)函數(shù)中首先用到了NewToken（）這個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)的作用是對當(dāng)前指針m_pInBuffer所指的對象進(jìn)行判斷，并返回相應(yīng)的類型，若指向“:”，則返回“:”;如若指向“set”，則返回 “TOKEN_FLAG_COMMAND”;若指向“;”，則返回“ ;”，若指向“50”，則返回“TOKEN_FLAG_NUMMBER”，解析具體過程如下：

　　1.若是“TOKEN_FLAG_COMMAND”，則和自己所定義的命令進(jìn)行比較，若不相同，則返回錯(cuò)誤信息“BAD COMMAND”，若比較結(jié)果相同的話，賦bFound為true，并跳出while（）循環(huán)，執(zhí)行if操作，這里將出現(xiàn)兩種情況：

　?。?） 如果沒有下級執(zhí)行函數(shù)，則比較m_pInBuffer是否為“:”，若是，則執(zhí)行“++”操作，取出下一個(gè)符號，這里執(zhí)行if操作，如果沒有下級命令，則返回錯(cuò)誤信息“BAD COMMAND”，如果有下級命令，就把這個(gè)命令賦給pToken，并置bNeedCommand為true;如果 m_pInBuffer不是“:”，則返回錯(cuò)誤信息“INVALID SEPARATOR”，返回主函數(shù)。執(zhí)行完這段程序后跳出循環(huán)，等待下次循環(huán)的到來。

　　為了便于理解，下面我來舉個(gè)例子：

　　在計(jì)算機(jī)里輸入“set:red 50;:set:yel?”這個(gè)指令，這個(gè)指令的作用是設(shè)置紅燈的時(shí)間為“50”，并查詢當(dāng)前黃燈的時(shí)間。首先主程序的指針指向“set”，并通過“NewToken（）”這個(gè)函數(shù)來返回一個(gè)標(biāo)識(shí)符，把它賦給“cToken”，此時(shí)對“cToken”進(jìn)行判斷，因?yàn)?“set”是命令標(biāo)識(shí)符，所以“NewToken（）”返回的是“TOKEN_FLAG_COMMAND”，執(zhí)行里面的操作，比較自定義的命令，結(jié)果在命令縮寫形式里找到相同的命令，跳出“if”操作，程序指針“++”，由于我們定義“set”有下級指令“M_tSetup”，所以執(zhí)行“else”操作，判斷主程序的指針為“:”，后面有下級命令“red”，把它賦給“pToken”后跳出，此時(shí)的指針指向的是“red”，通過判斷標(biāo)識(shí)符的類型為 “TOKEN_FLAG_COMMAND”，繼續(xù)執(zhí)行里面的操作，比較自定義命令，結(jié)果找到相同的命令，程序指針“++”，我們定義的“red”指令沒有下級命令而有下級執(zhí)行函數(shù)，所以這里執(zhí)行“if”操作，這里調(diào)用“SetRed（）”這個(gè)函數(shù)，向里面寫入時(shí)間“50”，此時(shí)程序指針執(zhí)行“++”指向 “;:”，它是一個(gè)“TOKEN_FLAG_RESTART”類型的數(shù)據(jù)，執(zhí)行命令樹的重起操作，等待主函數(shù)的下次調(diào)用 “CommandEntry（）”，調(diào)用后繼續(xù)執(zhí)行命令，同樣指針指向“set”，由于返回的類型是“TOKEN_FLAG_COMMAND”，所以執(zhí)行里面的操作，比較自定義的命令，結(jié)果在命令縮寫形式里找到相同的命令，跳出“if”操作，程序指針“++”，由于我們定義“set”有下級指令 “M_tSetup”，所以執(zhí)行“else”操作，判斷主程序的指針為“:”，后面有下級命令“yel?”，把它賦給“pToken”后跳出，此時(shí)的指針指向的是“yel?”，通過判斷標(biāo)識(shí)符的類型為“TOKEN_FLAG_COMMAND”，繼續(xù)執(zhí)行里面的操作，比較自定義命令，結(jié)果找到相同的命令，程序指針“++”，我們定義的“yel?”指令沒有下級命令而有下級執(zhí)行函數(shù)，所以這里執(zhí)行“if”操作，這里調(diào)用“SetYellowQuery（）”這個(gè)函數(shù)，執(zhí)行查詢操作。指令到此結(jié)束。

　　3.4氣體泄漏測試儀的開發(fā)

　　設(shè)計(jì)中，我遇到了這樣的一個(gè)問題：一開始我用一片單片機(jī)做實(shí)驗(yàn)，成功后，換仿真器做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果數(shù)碼管的速度變慢了，原來的一秒變長了，經(jīng)過思考，我認(rèn)為是單片機(jī)的時(shí)鐘頻率和仿真器不同造成的，比較一看，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率是20M，而我的仿真器的頻率是12M，發(fā)現(xiàn)了問題的所在，我就開始改寫時(shí)種定義函數(shù)。

　　3.5測試結(jié)果

　　在設(shè)計(jì)里，你可以通過兩種方法來設(shè)置紅綠等亮的時(shí)間，一種是通過按鍵，直接在模板上進(jìn)行操作，是通過“KeyEntry（）”來完成的;一種是通過計(jì)算機(jī)串口和模板進(jìn)行通信，在計(jì)算機(jī)里輸入命令來設(shè)置紅綠燈的時(shí)間，是通過“CommandEntry（）”來完成的，這兩種方法在模板上都得到了實(shí)現(xiàn)，通過按鍵來來設(shè)置的功能要少一點(diǎn)，只能對時(shí)間進(jìn)行設(shè)置和實(shí)現(xiàn)暫停功能，通過串口通信來設(shè)置的功能包括了查詢，設(shè)置時(shí)間，重新啟動(dòng)。在電腦里通過上位機(jī)所編的界面，來與模板通信，輸入“set:red 50”，返回“50”，同時(shí)紅燈的設(shè)置時(shí)間變?yōu)?ldquo;50”，輸入“set:gree?”，氣體泄漏測試儀的開發(fā)”，輸入“rst”，返回“waiting for 3s……”，3s后重新啟動(dòng)，通過測試，說明我所用的SCPI的思想在里面得到了實(shí)現(xiàn)。

4、結(jié)束語

　　控制中出現(xiàn)的功能不足，可以通過增加指令來滿足，這是SCPI的優(yōu)點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)的指令格式實(shí)現(xiàn)了助記符的一致性、參數(shù)格式的統(tǒng)一性以及執(zhí)行方式和功能擴(kuò)展戰(zhàn)略的一致性，減少了測試軟件開發(fā)時(shí)間，使儀器的互換更容易。用SCPI編寫的程序不僅更可讀，而且更加直觀人們可以花費(fèi)較少的時(shí)間來學(xué)習(xí)所使用的儀器，從而可花費(fèi)較多的時(shí)間來解決實(shí)際應(yīng)用問題。而且SCPI還是可擴(kuò)展的，這就使它能隨著儀器能力的增加而擴(kuò)大，這樣在將來人們可以購買一臺(tái)比目前所用儀器功能更多的多用表，其基本功能完全可像目前使用的舊儀器一樣程控。

　　因而，在本次設(shè)計(jì)中，我們就是以SCPI協(xié)議為指導(dǎo)思想，采用SCPI的指令助記符，分層結(jié)構(gòu)及多重命令結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)控制儀器模板的目的。在計(jì)算機(jī)通過RS232串口發(fā)送控制指令到模板時(shí)，模板接受了指令，并且做出了相應(yīng)的回應(yīng)，返回的數(shù)據(jù)與實(shí)際的數(shù)據(jù)相符，成功地把SCPI的思想應(yīng)用于下位機(jī)的編程中，收到了很好的效果。